Прорыв в технологии разделения водорода и гелия, разработанной Институтом исследований и разработок компании «Юянь»: чистота гелия достигает 99,999%

Репортаж от Wedoany，Отдел новых источников энергии Института исследований и разработок компании «Юянь» добился ключевого технологического прорыва в создании установки для разделения водорода и гелия, которая позволяет разделять газовые смеси водорода и гелия с колеблющимся расходом и получать гелий чистотой не менее 99,999%, с эффективностью разделения не ниже 99,9% и степенью извлечения гелия более 98%.

Гелий, как дефицитный ресурс, обеспечивающий развитие высокотехнологичной промышленности и стратегическую безопасность Китая, играет незаменимую роль в таких ключевых областях, как производство полупроводников, сверхпроводимость в медицинской магнитно-резонансной томографии (МРТ), очистка топливных отсеков космических ракет и квантовые вычисления. Зависимость Китая от импорта гелия превышает 80%, а передовые технологии разделения водорода и гелия стали ключевой проблемой, сдерживающей масштабное извлечение гелия в стране. Традиционные процессы страдают низкой эффективностью разделения, несоответствием требуемой чистоте и высоким энергопотреблением, а каталитическое окисление из-за сильного нагрева создает угрозу безопасности.

Техническая группа Отдела новых источников энергии Института исследований и разработок компании «Юянь», основываясь на технологии твердотельного хранения водорода, предложила новый процесс разделения водорода и гелия с помощью химической адсорбции на сплавах. После двух месяцев технических изысканий команда разработала прототип устройства, успешно реализовав эффективное разделение водорода и гелия. Чистота гелия, полученного по этой технологии, превышает 99,999%, что соответствует национальным стандартам для высокочистого гелия, а степень извлечения гелия достигает 98%. При этом изменение энтальпии реакции составляет лишь одну десятую от традиционного каталитического окисления, что значительно повышает безопасность и энергоэффективность процесса разделения.

Первая установка для разделения водорода и гелия уже установлена и эксплуатируется на предприятии «Цзэфэнда Групп» в провинции Шаньси. Установка стабильно работала в течение длительного времени в условиях низких температур (около -20°C зимой в Люйляне), успешно производя высокочистый гелий чистотой не менее 99,999%. Этот результат был освещен на первой полосе газеты «Кэцзи жибао» (Science and Technology Daily). На основе прототипа проектная группа разработала коммерческую версию устройства с функциями полностью автоматической работы, мониторинга в реальном времени, передачи данных и аварийной сигнализации, и уже получила несколько заказов для массовой рыночной апробации.

На площадке проекта в Цинъяне, провинция Ганьсу, столкнувшись с внезапной проблемой снижения производительности оборудования из-за значительных колебаний состава природного газа, технические специалисты на месте, путем корректировки технологических параметров и онлайн-обсуждений, завершили итеративную оптимизацию технологического процесса. Техник Ван Жэньци, в условиях, где было запрещено проведение сварочных и электротехнических работ, вручную с помощью механического насоса заменил высоковязкое теплоносительное масло, обеспечив стабильную работу оборудования. После двух недель усилий оборудование для разделения водорода и гелия восстановило стабильное производство, преодолев инженерную проблему колебаний исходного газового потока.

В области технологических итераций руководитель группы Гэн Синьху длительное время отслеживал эксплуатационные данные установки, завершил разработку и проектирование пакета технологического процесса «многоколоночного циклического процесса», сформировав воспроизводимые руководства по технологическому проектированию и эксплуатационные регламенты. Учитывая особенности рабочих условий процессов синтеза аммиака и производства оптического волокна, Гэн Синьху спроектировал новую конструкцию газораспределителя адсорбционной колонны, что позволило снизить сопротивление потоку газа в оптимизированной адсорбционной колонне из сплава на 50%.

В настоящее время серия установок для разделения водорода и гелия, разработанных Отделом новых источников энергии Института исследований и разработок компании «Юянь», успешно применяется в нескольких проектах по извлечению гелия из природного газа. Команда, следуя направлению «эффективное разделение и очистка высокочистого водорода и гелия», продолжает оптимизировать процесс разделения водорода и гелия, а также изучает возможности применения в новых сценариях, таких как синтез аммиака и производство оптического волокна.